品種間差異を利用したハスの花の発熱・恒温性機能の解明

利用品种之间的差异阐明莲花的产热和恒温功能

基本信息

批准号：
20K21305
负责人：
高田まゆら
金额：
$ 4.08万
依托单位：
Chuo University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-07-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ハスは、花托と呼ばれる花の中心部分が発熱し、約4日間の開花中30～37度の間に維持される恒温性という機能を持つ。本研究は、東京大学附属生態調和農学機構のハス見本園において複数の品種のハス花を対象に花托の発熱パターンを調べ品種間での形態的及び遺伝的変異を利用して、目的①ハス花の発熱が訪花昆虫を誘引するメカニズムの解明及び目的②ハス花の発熱・恒温性に関連する遺伝子の同定を行っている。目的①に関しては、複数の野外実験・室内実験の結果、発熱器官である花托の一部切除による発熱の程度の低下は雄蕊の開葯率を低下させること及び訪花昆虫を減少させることが示唆され、また雄蕊の十分な開葯には30度以上という高い温度が必要であることがわかったことから、ハス花の発熱・恒温性は開花2日目早朝という適切なタイミングで雄蕊を開葯させ、訪花昆虫を誘引する役割を持つことが示唆された。またAIによる訪花昆虫の検出に関しては、去年ミツバチ類の自動検出に成功した上、今年はハチ類、ハエ類、コウチュウ類について検出と同定モデルの構築するためのトレニングデータの作成し、これらのデータを用いた深層学習モデルの構築及びパラメータの調整を行っている。目的②に関しては、3年目のトランスクリプトームデータを取得するため、開花前後の花托温度変化の記録と花器官のサンプリングを実施した。昨年度に引き続き開花1日目（発熱）と開花5日目（非発熱）の花托、および開花1日目の花弁、雄ずい、雌ずいをサンプリングし、RNA-seqによる網羅的発現解析を実施した。前年度までの2回分の解析結果と合わせ３反復分のデータ解析を行い、発熱関連遺伝子と花器官形成関連遺伝子の発現動態をそれぞれ詳細に解析した。

莲花的功能具有为电热的功能，在开花期间，该莲花在30至37度之间保持大约四天。这项研究研究了生态和谐农业科学，东京大学的多种品种中荷花花的发烧模式，并使用品种之间的形态和遗传变异来确定荷花花热吸引昆虫的机制吸引昆虫和目标2。确定与洛斯花的发烧和基质相关的基因2。关于目标1，多个室外和室内实验表明，由于部分切除植物，热电器官，降低了发烧程度，将降低雄蕊的花药速率并减少来访昆虫的数量。此外，发现足够的雄蕊开口需要30度或更高的高温，这表明莲花的发烧和电热性将在开花的第二天清晨在适当的时间打开雄蕊，并吸引来访的昆虫。关于使用AI检测花朵访问的昆虫，去年我们成功检测到蜜蜂，今年我们创建了训练数据来构建蜜蜂，果蝇和Roe甲虫的检测模型，并使用这些数据来构建深度学习模型并调整参数。关于目标2，为了获得第三年的转录组数据，我们记录了转录组的变化，并在开花前后对花器官进行了采样。去年之后，对开花的第一天（发烧）和开花的第五天（非伴侣）进行了开花凳，以及开花的第一天的花瓣，凳子和豌豆，并使用RNA-SEQ进行了全面的表达分析。数据分析是在三个重复中进行的，包括到上一年的两个分析会议的结果，并对发烧相关基因的表达动力学和与花器官发生相关的基因的表达动力学进行了详细分析。